一种垃圾渗滤液处理系统及处理方法与流程

1.本发明涉及垃圾渗滤液处理技术领域，特别是涉及一种垃圾渗滤液处理系统及方法。


背景技术：

2.目前，随着城市人口的增加、工业化的快速发展和经济的持续发展，导致生活垃圾、市政和工业固体废物迅速增加，据统计，全世界有95％的城市固体废弃物通过垃圾填埋场处理，而垃圾填埋场产生的渗滤液水质复杂、色度高，富含有机物、氨氮、重金属和有毒物质，且渗滤液中的营养元素比例失衡，易随填埋规模、调节库容积、填埋场使用年限、季节、天气的变化而变化。传统的物理化学技术和生物技术处理垃圾渗滤液都具有一定的局限性。渗滤液中有毒有害物质释放到自然环境中可能会污染地下水、地表水和土壤，从而对人类健康和自然环境构成威胁。垃圾渗滤液中污染物浓度高且成分复杂，即使经过二级处理，其尾水中依然含有较高浓度的硝态氮和部分难生物降解的有机氮，其中硝酸盐的积累不仅会导致环境恶化，还会使动植物中毒。
3.常用的处理垃圾渗滤液尾水的方法为吸附法、混凝法、催化氧化法等，但是这些方法主要针对有机物，对硝态氮几乎无效，且设备成本高、流程复杂、耗能大。发明专利cn 112919694 a中，提供了一种及方法，其具体实施方案包括预处理、纳米陶瓷膜系统、高压物料分离膜系统、物料膜系统、强化脱氨除碳处理几个步骤。该技术方案中主要存在的缺点是：需设置多个膜系统，而膜系统整体运维成本较高；膜系统处理前未设置生化处理段，有机污染物浓度高，易造成膜污染。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：现有的渗滤液处理方式成本高，浓度高，易造成膜污染。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种垃圾渗滤液处理系统，其包括预处理模块、电解模块、曝气模块、固定化菌脱氮模块以及电渗析模块；所述预处理模块设有格栅和输入渗滤液的进水口，所述格栅用于过滤渗滤液；所述电解模块包括电解室、臭氧发生器和微电解填料层，所述电解室与所述预处理模块通过管道连通，所述臭氧发生器与所述电解室相连通，所述微电解填料层铺设在所述电解室内，所述臭氧发生器用于产生自由基，所述微电解填料层用于促进自由基与渗滤液中的有机污染物发生微电解反应；所述曝气模块包括曝气室、膜生物反应器、曝气盘和空压机，所述曝气盘位于所述曝气室内，所述空压机与所述曝气盘通过管道连接，所述曝气室与所述电解室通过管道连通，所述膜生物反应器铺设在所述曝气室内，所述空压机用于对渗滤液加压曝气；所述固定化菌脱氮模块包括固定化菌载体层和脱氮室，所述脱氮室与所述曝气室通过管道连通，所述固定化菌载体层位于所述脱氮室内，所述固定化菌载体层用于去除渗滤液中的硝态氮；所述电渗析模块包括渗析室、阳极板、阴极板和多个离子膜，所述渗析室与所述脱氮室通过管道连通，所述阳极
板、所述阴极板和所述离子膜位于所述渗析室内，且所述离子膜间隔分布在渗析室的底部，所述离子膜位于所述阳极板和所述阴极板之间，所述离子膜用于过滤渗滤液中的盐离子。
6.进一步地，所述固定化菌脱氮模块还包括碳源投加装置，所述碳源投加装置与所述脱氮室相连，所述碳源投加装置用于为脱氮室提供碳源。
7.进一步地，所述曝气室的顶部与电解室通过管道连通，所述膜生物反应器位于所述曝气室的中部，所述曝气盘位于所述曝气室的底部。
8.进一步地，所述固定化菌载体层包括反硝化菌。
9.进一步地，所述电渗析模块还包括太阳能发电器和储电器，所述储电器分别所述阳极板和所述阴极板电连接，所述太阳能发电器和所述储电器电连接，所述储电器安装于所述渗析室。
10.一种使用所述垃圾渗滤液处理系统的处理方法，其包括以下步骤：
11.s01、将渗滤液经过格栅过滤，去除渗滤液中的垃圾和悬浮物；
12.s02、将渗滤液通入电解室，将臭氧通入渗滤液中从而产生自由基，利用自由基与渗滤液中的有机污染物发生氧化反应，微电解填料层与渗滤液中的有机污染物发生微电解反应，对有机污染物进行降解；
13.s03、将渗滤液通入曝气室，利用膜生物反应器对渗滤液进行降解，并控制空压机对渗滤液加压，增加氧气在气相中的分压；
14.s04、将渗滤液通入脱氮室，利用固定化菌载体层除去渗滤液中的硝态氮；
15.s05、将渗滤液通入渗析室，让阳极板和阴极板通电，渗滤液中的盐离子在离子膜的选择透过性及电场力的作用下在渗析室内富集，形成浓盐水和淡水，淡水经过消毒处理后排放，浓盐水经过蒸馏回收浓盐水中的盐类物质。
16.进一步地，所述微电解填料层由高炉粉灰原料制成。
17.进一步地，所述固定化菌载体层通过包埋法将反硝化菌包埋成固定化小球制成。
18.进一步地，固定化小球中的包埋材料为海藻酸钠、聚丙烯酰胺凝胶、卡拉胶、琼脂中的一种或几种的组合。
19.本发明实施例一种垃圾渗滤液处理系统及方法与现有技术相比，其有益效果在于：采用电解模块前置处理渗滤液，将大分子有机污染物降解成小分子有机污染物，去除部分cod和氨氮，提升渗滤液可生化性，有利于后续曝气模块生化处理。利用曝气模块对渗滤液加压曝气，通过增加气相中氧分压，提升系统内容溶解氧量，强化生化处理效果。利用固定化菌脱氮模块以及电渗析模块深度处理渗滤液，进一步实现渗滤液高效脱氮及盐类的去除，且本发明的处理方法成本低，对渗滤液的处理效果好，不会造成膜污染。
附图说明
20.图1是本发明一种实施例的结构示意图。
21.图中，1、预处理模块；11、进水室；12、出水室；13、格栅；2、电解模块；21、电解室；22、臭氧发生器；23、微电解填料层；3、曝气模块；31、曝气室；32、膜生物反应器；33、曝气盘；34、空压机；4、固定化菌脱氮模块；41、固定化菌载体层；42、脱氮室；43、碳源投加装置；5、电渗析模块；51、渗析室；52、阳极板；53、阴极板；54、离子膜；55、储电器。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
23.在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
24.如图1所示，本发明实施例优选实施例的一种垃圾渗滤液处理系统，其包括预处理模块1、电解模块2、曝气模块3、固定化菌脱氮模块4以及电渗析模块5。
25.所述预处理模块1包括进水室11、出水室12和格栅13，所述进水室11和所述出水室12之间通过格栅13隔开，所述进水室11设有用于输入渗滤液的进水口，所述格栅13用于过滤渗滤液中大件垃圾和大体积悬浮物。
26.所述电解模块2包括电解室21、臭氧发生器22和微电解填料层23，所述电解室21与所述预处理模块1通过管道连通，所述臭氧发生器22与所述电解室21相连通，渗滤液经过预处理模块1处理后，流经电解室21内。所述臭氧发生器22可以往电解室21内输入臭氧，通过臭氧间接反应产生大量的自由基，自由基主要有羟基自由基
·
oh，过氧化羟基自由基
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ho2，超氧自由基
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o2等。所述微电解填料层23铺设在所述电解室21内，所述微电解填料层23用于促进自由基与渗滤液中的有机污染物发生微电解反应，使渗滤液中难降解有机污染物降解，自由基氧化反应使难降解污染物产生多种短链的烷烃类有机物，方便后续进一步微生物生化代谢降解成二氧化碳和水，提升废水的可生化性，同时，臭氧的强氧化性能有效解决微电解填料层23钝化的问题，维持微电解填料层23的活性。
27.所述曝气模块3包括曝气室31、膜生物反应器32、曝气盘33和空压机34，所述曝气盘33位于所述曝气室31内，所述空压机34与所述曝气盘33通过管道连接，所述曝气室31与所述电解室21通过管道连通，渗滤液经过电解模块2处理后流进曝气室31。所述膜生物反应器32铺设在所述曝气室31内，所述空压机34可以对渗滤液加压曝气，增加氧气在气相中的分压，提升氧在渗滤液中传递效率，强化污染物的生化降解效果。所述曝气室31的顶部与电解室21通过管道连通，所述膜生物反应器32位于所述曝气室31的中部，所述曝气盘33位于所述曝气室31的底部，渗滤液从电解室21进入曝气室31后，渗滤液由于自身重力会流经所述膜生物反应器32，确保渗滤液与所述膜生物反应器32充分接触，而曝气盘33出来的气体会在曝气室31的底部往上升，氧气与渗滤液充分接触，提升氧在渗滤液中传递效果。
28.所述固定化菌脱氮模块4包括固定化菌载体层41和脱氮室42，所述脱氮室42与所述曝气室31通过管道连通，渗析室51可以从曝气室31进入脱氮室42。所述固定化菌载体层41位于所述脱氮室42内，所述固定化菌载体层41包括反硝化菌，所述固定化菌载体层41用于去除渗滤液中的硝态氮。所述固定化菌脱氮模块4还包括碳源投加装置43，所述碳源投加装置43与所述脱氮室42相连，所述碳源投加装置43可以将乙酸钠、甲醇、葡萄糖等碳源添加进脱氮室42，为硝态氮的反应提供能量。
29.所述电渗析模块5包括渗析室51、阳极板52、阴极板53和多个离子膜54，离子膜54包括若干组相间布置的阴离子交换膜和阳离子交换膜，所述渗析室51与所述脱氮室42通过管道连通，渗滤液可以从脱氮室42进入渗析室51。所述电极板和所述离子膜54位于所述渗
析室51内，且所述离子膜54间隔分布在渗析室51的底部，所述离子膜54位于所述阳极板52和所述阴极板53之间，所述离子膜54用于过滤渗滤液中的盐离子。当所述阳极板52和所述阴极板53通电时，渗滤液中的盐离子在电场力的作用下移动，盐离子经过离子膜54时由于离子膜54的选择透过性，使得含有盐离子的溶液和淡水分隔开，实现渗滤液的脱盐。所述电渗析模块5还包括太阳能发电器和储电器55，所述储电器55分别所述阳极板52和所述阴极板53电连接，所述太阳能发电器和所述储电器55电连接，所述储电器55安装于所述渗析室51。所述太阳能发电器通过太阳能发电将电能存储在储电器55，储电器55再为所述阳极板52和所述阴极板53，更加绿色环保。
30.一种使用所述垃圾渗滤液处理系统的处理方法，其包括以下步骤：
31.s01、将渗滤液经过格栅13过滤，去除渗滤液中的大件垃圾和大体积悬浮物。
32.s02、将渗滤液通入电解室21，将臭氧通入渗滤液，通过臭氧间接反应产生大量羟基自由基
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oh，过氧化羟基自由基
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ho2，超氧自由基
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o2等自由基，利用自由基与渗滤液中的有机污染物发生氧化反应，结合微电解填料层23与渗滤液中的有机污染物发生微电解反应，对有机污染物进行降解，提升废水的可生化性，并且利用臭氧的强氧化性能解决微电解填料层23钝化的问题，维持微电解填料层23的活性。
33.s03、将渗滤液通入曝气室31，利用膜生物反应器32对渗滤液进行降解，并控制空压机34对渗滤液加压曝气，增加氧气在气相中的分压，提升氧在渗滤液中传递效率，强化污染物的生化降解效果。
34.s04、将渗滤液通入脱氮室42，利用固定化菌载体层41除去渗滤液中的硝态氮，并且控制碳源投加装置43将碳源投进渗滤液，为固定化菌载体层41提供能量。
35.s05、将渗滤液通入渗析室51，让阳极板52和阴极板53通电，渗滤液中的盐离子在离子膜54的选择透过性及电场力的作用下在渗析室51内富集，盐离子经过离子膜54时由于离子膜54的选择透过性，使得含有盐离子的溶液和淡水分隔开，形成浓盐水和淡水，淡水经过消毒处理后排放，浓盐水经过蒸馏回收浓盐水中的盐类物质。
36.所述微电解填料层23由高炉粉灰原料制成，高炉粉灰原料的制作过程为分为预处理阶段、造粒阶段、烧结阶段三个阶段，在预处理阶段中，采用带100～200目滤网的容器，将高炉除尘灰至于容器滤网上，用去离子水冲洗3次，保证除尘灰表面油污的去除，对除尘灰烘干，将烘干后的高炉除尘灰粉末用球磨机进行研磨并备用；在造粒阶段中，将预处理的高炉除尘灰与粘土分别以3～5：1的质量比进行混合，搅拌均匀后加入一定量的蒸馏水作为粘合剂，利用制粒机制成平均粒径约5mm左右的球型颗粒；在烧结阶段中，将球型颗粒放入烘箱中烘干，将烘干后的填料转移至马弗炉中，在1000～1100℃下烧结40～50min，并通入氮气保护，得到高炉粉灰原料，高炉粉灰原料可以高效地与渗滤液中的有机污染物发生微电解反应，且高炉粉灰原料也可以从烧完垃圾后高炉中获取，实现资源的回收利用。
37.所述固定化菌载体层41通过包埋法将反硝化菌包埋成固定化小球制成，具体方法为将菌株按质量比1：1进行复配，利用包埋材料配合交联剂，将sa溶液与复合菌剂等体积混合，逐滴滴入已灭菌的cacl2溶液中，得到成型的固定化小球。采用包埋法制作的固定化小球具有丰富比表面积，可增加渗滤液中污染物与反硝化菌的接触，同时，避免了渗滤液处理过程中功能菌流失，维持系统的生化降解稳定性。
38.其中，固定化小球中的包埋材料为海藻酸钠、聚丙烯酰胺凝胶、卡拉胶或琼脂中的
一种或几种的组合。交联剂为cacl2、戊二醇、双重氮联苯胺或六亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种的组合。
39.综上，本发明实施例提供一种垃圾渗滤液处理系统及处理方法，其采用电解模块2前置处理渗滤液，将大分子有机污染物降解成小分子有机污染物，去除部分cod和氨氮，提升渗滤液可生化性，有利于后续曝气模块3生化处理。利用曝气模块3对渗滤液加压曝气，通过增加气相中氧分压，提升系统内容溶解氧量，强化生化处理效果。利用固定化菌脱氮模块4以及电渗析模块5深度处理渗滤液，进一步实现渗滤液高效脱氮及盐类的去除，且本发明的处理方法成本低，对渗滤液的处理效果好，不会造成膜污染。
40.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。